мощност

Съвкупността от всички електрически елементи, които се намесват директно в процесите на генериране, трансформиране, предаване и разпределение на електрическа енергия, образуват едно цяло в съвместна операция, оттук се получава, че почти цялата електроенергия, която консумираме в индустрии, фабрики, Всички домове са елементи, които могат да се считат за оборудване, консумиращо електрическа енергия.

Какво е фактор на мощността?
Това е качествен и количествен показател за правилното използване на електрическата енергия.
Можем също така да кажем, че коефициентът на мощност е термин, използван за описване на количеството електрическа енергия, което е преобразувано в работа.

Тъй като коефициентът на мощност се променя в зависимост от консумацията и вида на товара, ще разгледаме някои концепции, за да изразим математически фактора на мощността.

Какво е сила?
Измерването на мощността при променлив ток е по-сложно, отколкото при постоянен ток поради ефекта на индуктори и кондензатори. Така че във всяка AC верига има тези три параметъра на индуктивност, капацитет и съпротивление в различни комбинации.

В чисто резистивни вериги напрежението (V) е във фаза с тока (i), като някои от тези устройства са лампи с нажежаема жичка, ютии, електрически печки и др. Цялата енергия се трансформира в лека или топлинна енергия.

Докато в индуктивна или капацитивна верига напрежението и токът са 90 ° извън фазата един спрямо друг. В чисто индуктивна верига токът е на 90 ° зад напрежението. И в чисто капацитивна верига токът е с 90 ° пред напрежението.

Мощността може да се определи като способност за извършване на работа, с други думи като скорост на трансформация, вариация или пренос на енергия за единица време.

Има три вида мощност

Различните електрически устройства преобразуват електрическата енергия в други форми на енергия, като например: механична, светлинна, топлинна, химическа и др.

Тази енергия съответства на полезната енергия или активна мощност или просто мощност, подобна на консумираната от съпротивление. Изразява се във ватове.
Двигателите, трансформаторите и като цяло всички електрически устройства, които използват ефекта на електромагнитното поле, изискват активна мощност за извършване на полезна работа, докато реактивната мощност се използва за генериране на магнитно поле, съхраняващо електрическото поле, което в да не произвежда никаква работа.

Реактивната мощност е 90 ° извън фазата от активната мощност.
Тази мощност се изразява в реактивни волт-ампери. (VAR)

Това е резултат от разглеждането на напрежението, приложено към консумацията на ток, което то изисква.
Това е и резултат от сумата на векторите на активна мощност и реактивна мощност.
Тази мощност се изразява във волт-ампери (VA)
Коефициентът на мощност (fp) е връзката между активната (P) и привидната (S) мощности, ако токовете и напреженията са синусоидални сигнали.

Ако това са напълно синусоидални сигнали, коефициентът на мощност ще бъде равен на cos φ, или косинус на ъгъла, образуван от фазора на тока и напрежението, като в този случай се обозначава като cos φ стойността на споменатия ъгъл.
Според фиг. 3.

В триъгълника на мощността от фиг. 2 графично се наблюдава, че това е коефициентът на мощност или cos φ и връзката му между мощностите във верига на променлив ток.

Векторната диаграма на фиг. 4, показана за индуктивна верига, се забелязва, че токът изостава от напрежението, има два компонента и единият от тях е вектор AB, във фаза с напрежението и е активна мощност, наблюдавана в товара, а другият компонент AC което изостава на 90 ° представлява реактивна мощност, следователно връзката между активната и привидната мощност се нарича фактор на мощността.

Проблемът с ниския коефициент на мощност може да бъде разделен на две групи, икономически и технически.

Защо има нисък коефициент на мощност?

Реактивната мощност е необходима, за да се получи електромагнитният поток, който активира елементи като: двигатели, трансформатори, флуоресцентни лампи, хладилно оборудване и др.

Когато количеството на това оборудване е значително, като последица може да се получи висока консумация на реактивна енергия.

Сред основните последици от ниския коефициент на мощност можем да споменем следното:

Увеличение на тока
Те увеличават загубите поради ефекта на Джоул, които са функция от квадрата на тока, например:
-Кабели между глюкомера и потребителя

-Намотки на разпределителния трансформатор

-Устройства за експлоатация и защита
Увеличаването на спада на напрежението, което води до недостатъчно захранване на товара, те страдат от намаляване на изходната си мощност.
Този спад на напрежението засяга:
-Намотки на разпределителния трансформатор
-Захранващи кабели
-Система за защита и контрол
Тези недостатъци засягат и производителя и разпределителя на електрическа енергия.
Производителят наказва потребителя с нисък коефициент на мощност, като го кара да плаща повече за електричеството си.
-Поради тази причина електрическите компании начисляват по-високи ставки, когато коефициентът на мощност е нисък.
Един от начините за визуализиране на компонентите, участващи в това увеличение на разходите за енергия, може да бъде показан чрез позоваване на триъгълника на мощността на фиг. 6.

Фиг. 6 е най-добрият начин да разберете графично какво е cos φ и тясната връзка с другите видове мощност, присъстващи в електрическа верига с променлив ток.

Както може да се види в триъгълника на илюстрацията, cos φ графично представлява активната мощност (P) и привидната мощност (S), тоест връзката между реалната работна мощност и общата мощност, консумирана от товара или потребител, свързан към електрическа верига с променлив ток.
Можем да представим математически чрез следната формула:

Факторът на мощността е връзката между активната (P) и привидната (S) мощности, ако сигналът е синусоидален.

Ако вълната не беше перфектна, привидната мощност (S) не само щеше да се състои от активната мощност (P) и реактивната мощност (Q), но щеше да се появи трети компонент, сума от всички мощности, генерирани от изкривяването D.

Ако приемем, че в инсталацията има висока степен на хармонично изкривяване (THD) и тъй като има хармонични токове заедно с напрежението, на което е подложен проводникът, в резултат протича мощност, че ако това е единственото изкривяване в инсталацията, стойността му би съответствала на общите изкривявания D.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ:
Стойността на коефициента на мощност се определя от вида на натоварванията, свързани в дадена инсталация. Според дефиницията си коефициентът на мощност е безразмерен и може да приеме стойности между 0 и 1
В чиста резистивна верига: φ = 0

Това е полярността на промяната на тока и напрежението в един и същ момент във всеки цикъл, следователно коефициентът на мощност е единица.

От друга страна, в чиста реактивна верига токът и напрежението са в квадратура: φ = 90 °, като коефициентът на мощност е равен на нула.

Когато веригата е индуктивна по природа, ще говорим за изоставащ фактор на мощността (изоставащ ток по отношение на напрежението), докато се казва предварително, когато има капацитивен характер (водещ ток по отношение на напрежението).

Коефициентът на мощност (fp) и cos φ са два различни термина и зависят от следното:

cos φ; това зависи само от активната (P) и реактивната (Q) мощности
fp; Те зависят от активната (P), реактивната (Q) и изкривяващата (D) мощности. В случай, че D = 0 и двете ще съвпадат.

ПРЕПРАТКИ
L.I. Eguíluz M. Magaña, P.Benito и J.C. Пералня "Коефициентът на мощност на системата, нейната връзка с разпределителните загуби в изкривени мрежи и ефектите от използването на кондензатори за подобряване на fp". E.T.S.I.I.T. Университет на Кантабрия.

. Филипски, „Привидна многофазна мощност и фактор на мощността при условия на изкривена форма на вълната“. IEEE Trans. За доставката на енергия, том 6, № 3, юли 1991 г.

Алберт Ф. Спита - Гюнтер Г. Сейп. Електрически инсталации, том I